Kuidas arvutada liittihedust

Mass ja tihedus - koos mahuga - mõiste, mis seob neid kahte suurust, füüsiliselt ja matemaatiliselt, on füüsikateaduse kaks kõige põhilisemat mõistet. Hoolimata sellest, ehkki mass, tihedus, maht ja kaal on iga päev seotud kogu maailmas lugematute miljonite arvutustega, on paljud inimesed nende kogustega kergesti segaduses.

​Tihedus,mis nii füüsilises kui ka igapäevases mõttes viitab lihtsalt millegi kontsentratsioonile määratletud ruumis, tähendab tavaliselt "massitihedust" ja seega viitab seeaine kogus mahuühiku kohta. Tiheduse ja kaalu suhte kohta on arvukalt väärarusaamu. Need on arusaadavad ja enamiku jaoks hõlpsasti lahendatavad sellise ülevaatega nagu see.

Lisaks mõisteliittiheduson oluline. Paljud materjalid koosnevad loomulikult segust või elementidest või struktuurimolekulidest või on valmistatud nendest, millel kõigil on oma tihedus. Kui teate üksikute materjalide suhet üksteisele huvipakkuvas üksuses ja saate otsida või muul viisil saate välja selgitada nende individuaalsed tihedused, siis saate määrata materjali liittiheduse kui tervikuna.

Tihedus määratakse kreeka tähega rho (ρ) ja see on lihtsalt millegi mass jagatuna selle kogumahuga:

SI (rahvusvaheline standard) ühikud on kg / m³, kuna kilogrammid ja meetrid on vastavalt massi ja veeväljasurve ("kaugus") SI põhiühikud. Kuid paljudes tegelikes olukordades on gramm milliliitri kohta või g / ml mugavam ühik. Üks ml = 1 kuupsentimeeter (cc).

Antud mahu ja massiga objekti kuju ei mõjuta selle tihedust, isegi kui see võib mõjutada objekti mehaanilisi omadusi. Samamoodi on kahel sama kuju (ja seega ka mahu) ja massiga objektil alati sama tihedus, olenemata sellest, kuidas see mass jaotub.

Tahke massikeraMja raadiusRselle mass levib ühtlaselt kogu sfääris ja tahke massikeraMja raadiusRmille mass on peaaegu täielikult kontsentreeritud õhukesse välimisse "kestasse", on sama tihedus.

Vee tihedus (H₂O) toatemperatuuril ja atmosfäärirõhul määratletakse täpselt 1 g / ml (või ekvivalentselt 1 kg / l).

Vana-Kreeka päevil tõestas Archimedes üsna leidlikult, et kui objekt on vette (või mõnda vedelik), on selle kogetav jõud võrdne nihutatud vee massiga gravitatsiooni (s.t. vesi). See viib matemaatilise väljendini

Sõnades tähendab see, et vahe eseme mõõdetud massi ja selle näiva massi vahel sukeldumisel jagatuna vedeliku tihedusega annab vee alla jääva objekti mahu. Seda helitugevust saab hõlpsasti eristada, kui objekt on korrapärase kujuga objekt, näiteks kera, kuid võrrand tuleb kasuks kummalise kujuga objektide mahtude arvutamisel.

L on 1000 cc = 1000 ml. Kiirendus gravitatsiooni tõttu Maa pinna lähedal ong= 9,80 m / s².

Sest 1 L = 1000 cm3 = (10 cm × 10 cm × 10 cm) = (0,1 m × 0,1 m × 0,1 m) = 10^-3 m³, kuupmeetris on 1000 liitrit. See tähendab, et massivaba kuubikujuline anum, mis paiknes 1 m mõlemal küljel, mahutas 1000 kg = 2204 naela vett, ületades tonni. Pidage meeles, et meeter on ainult umbes kolm ja veerand jalga; vesi on ehk "paksem", kui sa arvasid!

Enamiku loodusmaailma objektide mass on ebaühtlaselt levinud kõikjal, mida nad hõivavad. Teie enda keha on näide; Igapäevase skaala abil saate oma massi suhteliselt hõlpsalt määrata ja kui teil on õige varustus võiks teie keha mahu kindlaks määrata, uputades end veevanni ja kasutades Archimedese põhimõttel.

Kuid teate, et mõned osad on palju tihedamad kui teised (luu vs. näiteks rasv), nii et onkohalik variatsioontiheduses.

Mõnel objektil võib olla ühtlane koostis ja seegaühtlane tihedus, hoolimata sellest, et see koosneb kahest või enamast elemendist või ühendist. See võib looduslikult esineda teatud polümeeride kujul, kuid tõenäoliselt on see strateegilise tootmisprotsessi, näiteks süsinikkiust jalgratta raamide tagajärg.

See tähendab, et erinevalt inimkeha juhtumist saaksite sama tihedusega materjali proovi, olenemata sellest, kust objektist selle välja võtsite või kui väike see oli. Retseptiliselt on see "täielikult segatud".

Lihtmassi tiheduskomposiitmaterjalidvõi materjalid, mis on valmistatud kahest või enamast erinevast teadaoleva individuaalse tihedusega materjalist, saab välja töötada lihtsa protsessiga.

1. Leidke kõigi ühendite (või elementide) tihedused segus. Neid võib leida paljudest veebitabelitest; vt näide Ressursid.
2. Teisendage iga elemendi või ühendi protsentiili osakaal segus kümnendarvuks (arv vahemikus 0 kuni 1) jagades 100-ga.
3. Korrutage iga kümnendkoht vastava ühendi või elemendi tihedusega.
4. Lisage 3. etapi tooted. See on segu tihedus samades ühikutes, mis on valitud alguses või probleemist.

Oletame näiteks, et teile antakse 100 ml vedelikku, mis sisaldab 40 protsenti vett, 30 protsenti elavhõbedat ja 30 protsenti bensiini. Mis on segu tihedus?

Teate, et vee puhul ρ = 1,0 g / ml. Tabelist uurides leiate, et elavhõbeda puhul ρ = 13,5 g / ml ja bensiini puhul ρ = 0,66 g / ml. (See oleks registreerimiseks väga mürgine keetmine.) Järgige ülaltoodud protseduuri:

Elavhõbeda panuse suur tihedus suurendab segu üldtihedust tunduvalt üle vee või bensiini.

Mõnel juhul tähendab erinevalt varasemast olukorrast, kus otsitakse ainult tõelist tihedust, osakeste komposiitide segureegel midagi muud. See on insenertehniline mure, mis seob lineaarse struktuuri, näiteks tala, üldise vastupidavuse pingele selle indiviidi vastupanugakiudjamaatrikskoostisosad, kuna sellised objektid on sageli strateegiliselt projekteeritud vastama teatud kandevõimetele.

Seda väljendatakse sageli parameetrina, mida nimetatakseelastsusmoodulE​(nimetatud kaYoungi moodulvõielastsusmoodul). Komposiitmaterjalide elastsusmooduli arvutamine on algebralisest seisukohast üsna lihtne. Kõigepealt otsige üles üksikud väärtusedEtabelis, nagu ressurssides olev. KöidetegaVvalitud valimi iga komponendi teadaolevat seost, kasutage seost

KusE_Con segu ja tellimuste moodulFjaMviidata vastavalt kiu- ja maatriksikomponentidele.

• Seda suhet võib väljendada ka (V_M + V​_​F​ ) = 1 võiV​_​M​ = (1 - ​V_F​ ).